比例閥、空調壓縮機裝置以及運行方法與流程

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本發(fā)明涉及一種按照權利要求1的前序部分所述的可電磁操縱的比例閥、尤其是用于co2空調壓縮機裝置中的壓力補償閥，其包含用于相對閥座調節(jié)閥體的電磁執(zhí)行器，其中閥座配屬第一壓力接口，流體通過其能夠繞過閥體而流向第二壓力接口。此外本發(fā)明涉及一種按照權利要求10所述的、尤其在汽車中的空調壓縮機裝置(空調設備)，以及按照權利要求12所述的用于運行電磁操縱的比例閥和/或空調壓縮機裝置的方法。

由ep1628017a2和ep1098091b1公開了用于機動車中的空調壓縮機裝置的構造為壓力補償閥的比例閥。已知的比例閥用于調節(jié)通過皮帶直接與汽車驅動馬達耦連的壓縮機(空調壓縮機)的冷卻功率。在從ep1628017a1已知的裝置的情況中構造為閥球的閥體、并且在從ep1098091b1已知的裝置的情況下，借助于電磁執(zhí)行器可以相對于配屬高壓接口(壓縮機輸送壓力接口)的閥座來調節(jié)構造為閥挺桿的閥體。在這兩種已知的比例閥中，閥體在貼靠在閥座上時流體密封地關閉在上述高壓接口和位于較低壓力下的曲軸壓力接口之間的流體連接。因此，施加到高壓接口的全部流體壓力作用在閥體上，所述壓力必須由電磁執(zhí)行器克服以關閉比例閥或高壓接口。

相對較大的磁力被看作已知的壓力補償閥的缺點，所述磁力被需要相對于閥座調節(jié)閥體。在已知的設計方案中，這導致相對較大的線圈裝置和大的銜鐵，結果是可用于汽車應用的總空間不能以任意尺寸獲得。此外，銜鐵的移動質量必然相對較大，這導致相當大的移動質量的缺點。

基于上述現(xiàn)有技術，本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種替代的電磁控制的比例閥，特別是用于co2壓縮機的壓力補償閥，其特征在于用于調節(jié)閥體的磁力較小并因而提供了用于結構空間優(yōu)化的可行方案。此外，本發(fā)明的目的是提供一種相應改進的優(yōu)選結構空間優(yōu)化的空調壓縮機裝置以及一種用于運行這種比例閥和/或這種空調壓縮機裝置的方法。

所述技術問題在比例閥方面借助具有權利要求1的特征的比例閥解決，也就是在根據本發(fā)明的比例閥中這樣實現(xiàn)，由優(yōu)選設計為閥頂桿的閥體限定擴散空間，所述擴散空間在閥體貼靠閥座時通過由閥體限定的流體連通部與第一壓力接口導流地相連。在此優(yōu)選在運行中、位于第一壓力接口處的流體壓力大于位于第二壓力接口處的流體壓力。

在空調壓縮機裝置方面，所述技術問題通過權利要求10的特征解決，并且在運行方法方面借助權利要求12的特征解決，也就是說在按照本發(fā)明的方法中這樣解決，即所述擴散空間在閥體貼靠閥座時(優(yōu)選也在閥體從閥座上升起時)被從第一壓力接口供給流體，尤其是co2-油混合物，所述流體繼續(xù)流向第二壓力接口并且通過流經所述擴散空間降低由第一壓力接口作用在閥體上的流體壓力。

本發(fā)明有利的擴展設計在從屬權利要求中得出。由至少兩個在說明書、權利要求和/或附圖公開的特征的全部組合全部落入本發(fā)明的范圍中。

為了避免重復，裝置方面公開的特征也適用于方法方面的公開并且被要求保護。方法方面公開的特征也可以適用于裝置方面的公開并且被要求保護。

借助按照本發(fā)明的技術方案構造的比例閥、尤其是用于co2空調壓縮機裝置中的壓力補償閥，在第一和第二壓力接口之間的壓力差能夠與施加在電磁執(zhí)行器的線圈裝置上的電流成比例地被調節(jié)，其中比例閥在運行中從第一壓力接口朝第二壓力接口方向借助流體、尤其在符合規(guī)定的應用中借助co2-油混合物通流。對于之后還將闡述的優(yōu)選的情況，在整體系統(tǒng)或空調壓縮機裝置的范圍中通過調節(jié)第一和第二壓力接口之間的壓力差可以調節(jié)在第一壓力接口和優(yōu)選設置的第三壓力接口、尤其壓縮機的吸入接口之間的壓力差，該吸入接口自身不位于比例閥的流體流通中，而是優(yōu)選用作壓力反饋。如之后還會闡述那樣，優(yōu)選提供的第三接口這樣設置，使得位于第三接口處的流體壓力優(yōu)選間接地通過至少一個頂桿(力傳遞頂桿)朝向閥座地作用在閥體上。在運行期間，在第一壓力接口上的壓力高于在第二壓力接口上的壓力，并且其又高于選用的第三壓力接口上的壓力。

本發(fā)明的基礎構思在于，為了降低沿軸向遠離閥座地加載閥體的、由處于第一壓力接口處的流體壓導致的流體壓力，由閥體(和另外靜態(tài)設置的構件、尤其是具有閥座的隔板構件)限定出直接與閥座鄰接的擴散空間，該擴散空間這樣實現(xiàn)，使得在其被流體從第一壓力接口向第二壓力接口流過時、在閥體上、尤其在背離電磁執(zhí)行器的面上、優(yōu)選閥體的錐面上、形成低壓區(qū)域，該低壓區(qū)域將在沒有這種擴散結構的傳統(tǒng)設計中產生的、源于第一壓力接口上的流體壓的壓力尤其降低至可忽略的數值。為了閥體貼靠在閥座上時保證這種壓力降低或者保證低壓區(qū)域的保持，此外按照本發(fā)明規(guī)定，比例閥在任何時間點都不會完全閉合，而是即使閥體、尤其閥頂桿貼靠在閥座上、也能產生從第一壓力接口向第二壓力接口的流體流或質量流，其負責保持擴散效果并且因而負責在閥體上的壓力下降。這由此實現(xiàn)，即由閥體(和另外的、優(yōu)選構成閥座的構件、例如在隔板構件上的)限定出通入擴散空間中的流體連通部，尤其是流體通道，其將第一壓力接口持久地、也就是即使閥體貼靠在閥座上時、也與擴散空間相連并且通過其與第二壓力接口相連，所述擴散空間優(yōu)選在流體通向第二壓力接口的流動方向上布置在閥座之后。

第一壓力接口處的流體壓力對閥體的影響、尤其當閥體貼靠在閥座上時、被降低，由此需要較小的磁力來用于閥體相對閥座的調節(jié)、尤其朝向閥座地軸向調節(jié)閥體，由此電磁執(zhí)行器和其中的尤其電線圈或繞組裝置和/或銜鐵(通過對線圈裝置的通電可軸向調節(jié))能夠較小體積地構造。

采用優(yōu)選直接通入到擴散空間中的、或者當閥體貼靠在閥座上時將該擴散空間也與第一壓力接口相連的流體連接部除了前述優(yōu)點之外還具有其他優(yōu)點。因此按照本發(fā)明的比例閥具有恒定的連接性能，也就是壓力階躍被避免，這種壓力階躍例如當在第一壓力接口和擴散空間之間的導流連接在能夠完全關閉的閥中在打開和關閉時會出現(xiàn)。此外通過持久保持的質量流或流體流可以確保，與比例閥導流連接的(空調)壓縮機不會干燥運行。

在擴散空間的造型方面、尤其出于制造技術的視角、被證實特別有利的是，閥體在限定擴散空間的部段中、尤其在限定擴散空間的整個部段中具有錐形的外表面，所述部段借助該外表面限定擴散空間。

擴散空間的構造這樣進一步優(yōu)化，即不僅閥體部段式地具有錐形形狀，而且擴散空間、與閥體對置地被內錐面限定，閥體在貼靠在閥座上的狀態(tài)中伸入所述內錐面中，其中為了構成在閥體上形成低壓區(qū)域的擴散空間，錐形外表面的錐角、也就是閥體的錐體部段的錐角和與閥體對置地限定擴散空間的內錐面的錐角是不同的，因此擴散空間在流體離開第一壓力接口的流動方向上擴寬。這通過下述方式實現(xiàn)，即閥體的錐面的錐角小于內錐面的錐角(內錐角)。閥體的錐形外表面的錐角在此理解為外表面和錐形的縱軸線、尤其閥體的縱向中心線之間的角度。內錐面的錐角(內錐角)理解為內錐面和內錐的縱軸線之間的角度，該縱軸線優(yōu)選與閥體的縱中心軸線重疊。上述的錐角的角度差優(yōu)選在0.1°至30°之間、優(yōu)選在0.5°至10°之間。

設計上被證實特別有利的是，前述內錐面在構成閥座的隔板構件上實現(xiàn)。換句話說，構成閥座的隔板構件具有內錐形的凹口，閥體伸入該凹口中，用于貼靠在閥座上。隔板構件的內錐面因此包圍閥體，也就是在徑向外側局部地包圍閥體。

擴散空間在兩個錐面之間、或者在錐體的錐面和位置固定的構件的內錐面之間的前述結構在制造技術方面尤其有利，但是本發(fā)明不局限于這種造型。尤其具有輕微彎曲的擴散空間也能實現(xiàn)。本質在于，能夠提供擴散效果，其負責在閥體上形成低壓區(qū)域，該低壓區(qū)域將在閥體上沿離開閥座的方向作用的壓力相比于沒有擴散空間的實施形式降低。與限定擴散空間的閥體外表面部段和另外構件(例如隔板構件)的對置的壁部段之間的具體幾何形狀無關地、被證實有利的是，當閥體貼靠在閥座上時，擴散空間以處于10°至35°之間的、優(yōu)選處于15°至25°之間的角度中選出的打開角打開，該打開角優(yōu)選是在擴散空間的縱向延伸長度上保持相同的或者在前述縱向延伸長度上平均的打開角。在此擴散空間優(yōu)選在0.5mm至10mm之間的長度上延伸，進一步優(yōu)選在1mm至4mm之間，其中這種長度優(yōu)選沿著前述的、優(yōu)選保持相同的或者平均的擴散空間打開角的角平分線測量。

在用于產生從第一壓力接口至第二壓力接口的持久的流體流的流體連接部的具體構造方面具有不同的可行方案。在制造技術方面有利的是，相應的連接、尤其是優(yōu)選槽狀的流體通道通過材料加工制造。為此一個或多個成型結構僅在閥體上、尤其在閥體的錐體部段上設置，或者在對置的構件上、尤其在構成用于閥體的閥座的隔板構件上設置。作為備選還可行的是，至少一個相應的成型結構在兩個構件上，也就是既在閥體上也在對置的構件上、尤其在內錐的區(qū)域中設置。為了制造至少一個相應的成型結構，尤其在與閥體對置的構件上、尤其前述的隔板構件上制造至少一個切口，被證實特別有利的是，首先一個內錐面、也就是隔板錐面被開設在相應的構件中，尤其被預車削。接下來，流體連接部幾何形狀、也就是具有錐形的、優(yōu)選線切割的沖頭的旁路幾何形狀、力-路徑-監(jiān)測地壓入內錐體或隔板中，該沖頭具有至少一個凸緣，該凸緣表示壓痕的負輪廓，也就是之后的流體連接部。為了避免通過在該壓制過程中產生的隆起導致的變差的閥遲滯，被證實有利的是，在前述壓制過程之后、借助第二、尤其錐形的沖頭(其這次不具有相應的凸緣)再次沖壓，用于減小所述隆起并且整體上優(yōu)化表面。

還可行的是，流體連接部通過在閥體上、尤其在閥體的錐體部段中形成削平部實現(xiàn)。作為補充或備選可行的是，形成至少一個突起、尤其多個在錐體的圓周上均勻分布的突起，所述錐體借助所述突起止擋在對置的構件上、尤其隔板構件上。通過至少一個突起可以定義確定的間距，尤其在閥體的錐體部段和對置的構件之間實現(xiàn)或定義，所述間距當閥體貼靠在閥座上時構成流體連接部。作為在閥體上的至少一個突起的補充或備選，至少一個或者優(yōu)選多個在圓周上均勻分布的突起設置在與閥體對置的構件上，其可以設計為用于閥體的閥座并且用于使閥體與構件持久地間隔以形成流體連接部。

如前所述，電磁操控的比例閥在按照本發(fā)明的擴展設計中(尤其用作co2空調壓縮機中的壓力補償閥)包含第三壓力接口，尤其是吸入接口，其在閥體的背離閥座的側面上與閥的空間相連，因此在該空間中通過第三壓力接口上施加的、優(yōu)選相比第一壓力接口上的壓力減小的壓力間接地、尤其通過附加的頂桿作用在閥體上。在前述空間中設置執(zhí)行器的銜鐵，其通過電磁執(zhí)行器的線圈裝置的通電可移動，所述銜鐵更優(yōu)選地壓力平衡地設置在所述空間中。

被證實特別有利的是，閥體、尤其對抗復位彈簧的力、通過對電磁執(zhí)行器的線圈裝置的通電移動到閥座上，因此所述閥在未通電時是最大程度打開的。

本發(fā)明還涉及一種優(yōu)選設置在汽車中的和/或可設置在汽車中的空調壓縮機裝置，其具有設計為壓力補償閥的前述比例閥和空調壓縮機(壓縮機)，其優(yōu)選直接地、例如通過皮帶被汽車的驅動發(fā)動機驅動?？照{壓縮機的輸送壓力處于第一壓力接口處(在運行中)并且曲軸壓力處于第二壓力接口處(在運行中)。對于設置第三壓力接口(其用于在背離閥座的側面上間接地或直接地加載閥體)的優(yōu)選情況，空調壓縮機的吸入壓力處于或可施加在該第三壓力接口上。

本發(fā)明還涉及一種用于運行按照本發(fā)明的技術方案構成的比例閥和/或按照該技術方案構造的空調壓縮機裝置的方法。重要的是，在閥體貼靠在閥座上時擴散空間能夠從壓力接口供給以流體、尤其是co2-油混合物，所述流體繼續(xù)流向第二壓力接口，并且由于通流所述擴散空間(通過在閥體上構成低壓區(qū)域)由第一流體壓力接口作用在閥體上的流體力被降低(相比于沒有擴散空間的結構形式，并且當閥體貼靠在閥座上時具有持久打開的并且被閥體限定的流體連通部)。

本發(fā)明的其他優(yōu)點、特征和細節(jié)由以下對優(yōu)選實施例的說明以及參照附圖得出。在附圖中：

圖1示出按照本發(fā)明的方案構成的電磁操作的比例閥的優(yōu)選實施形式的縱截面圖，

圖2a至圖2d示出限定比例閥的擴散室的構件、在此是隔板構件的不同的視圖，

圖3a至圖3d示出頂桿狀閥體的可能的結構形式的不同視圖，

圖4a至圖4d示出具有槽狀的用于限定流體連接的成型部的閥體的備選的實施形式，

圖5a至圖5d示出具有側面削平部(其位于用于限定流體連接的錐體部段中)的閥體的其他備選的實施形式的不同的視圖，和

圖6a至圖6d示出閥體和其他構件(在此示范性地是用于限定擴散室以及流體連接的隔板構件)的布局的不同視圖。

附圖中相同的元件和具有相同功能的元件標以相同的附圖標記。

在圖1中以縱截面圖示出為了用在co2空調壓縮機裝置中而構成的、(可)電磁操縱的比例閥1。

其包含設計為閥頂桿的閥體2，閥體2通過對電磁執(zhí)行器3的通電、更確切說是對執(zhí)行器3的線圈裝置4的通電、能夠相對閥座5軸向調節(jié)，在此是對抗支承在閥體2上的復位彈簧6的彈簧力地沿軸向朝向閥座5調節(jié)。

閥座5配屬于第一壓力接口7。第一壓力接口7指的是高壓接口，在高壓接口上具有高壓力pd，在此是壓縮機供給壓力。流體、在此是co2-油混合物、當閥體2從閥座5上提起、也就是在附圖平面中向上移動時(如之后還將闡述那樣、當閥體2貼靠在閥座5上時也會)在閥座5和閥體2旁邊流過進入容納復位彈簧6和閥體2的閥體空間8(輸出腔室)并且從此流向第二壓力接口9，在那在運行中存在曲軸壓力pc。

比例閥1具有另外的第三壓力接口10，在運行中其中存在壓縮機的吸入壓力。壓力接口7、9、10通過在此設計為o形密封環(huán)的、軸向錯開的密封件11、12、13相互流體密封地密封。

第三壓力接口通入空間14，通過給線圈裝置4通電而能夠軸向調節(jié)的銜鐵沿軸向壓力平衡地容納在該空間中。

第一頂桿16被容納在銜鐵15中用于將調節(jié)力傳遞到優(yōu)選直徑減小的第二頂桿17上，而第二頂桿17又沿軸向被支承在閥體2上。

所示比例閥的任務在于，在其作為壓差調節(jié)閥的功能中與作用在電線圈裝置上的電流成比例地、調節(jié)在第一和第三壓力接口7、10之間確定的壓力差，亦即在pd和ps之間的壓力差。但是，當第三壓力接口10沒有位于閥流或流體流中時，而是被用作壓縮機吸入壓力ps的反饋時，比例閥從第一壓力接口7至第二壓力接口9被流通。

根據閥體2(調節(jié)銷)相對閥座5的行程，從pd至pc的壓降和由此導致的在未進一步顯示的空調壓縮機裝置中的系統(tǒng)壓力差能夠從pd向ps變化。

若線圈裝置4通電，則這導致磁力，其使得銜鐵組件、在此具體是銜鐵15連同頂桿16、17和閥體2朝向閥座5移動，其中銜鐵15朝向芯底18移動。閥體2的運動以及進而整體銜鐵運動對抗復位彈簧6的復位力地進行，由此閥體2對抗復位彈簧6的復位力地朝向其閥座5移動。在此，銜鐵15如前所述壓力平衡地位于在空間14中，其存在吸入壓力ps。第二頂桿17將存在曲軸壓力pc的閥體空間8與存在吸入壓力ps的空間14分離。因為曲軸壓力pc在運行中始終大于吸入壓力ps，所以電磁執(zhí)行器3在將閥體2朝向其閥座5調節(jié)時還必須克服壓力，該壓力通過pc和ps之間的壓力差作用在頂桿上。若吸入壓力ps改變，則這必然也對作用在第二頂桿上的pc和ps之間的壓力差有影響。若吸入壓力ps改變，其也對反作用力有影響，由此保證吸入壓力ps對調節(jié)的反饋。除了前述的反作用力，磁體也必須抵抗復位彈簧6的復位力(彈簧力)和這樣的流體力地做功，所述流體力作用在閥體2上。在此其首先指的是由在第一壓力接口7處存在的高壓力(輸送壓力)pd導致的壓力，閥體2被施加以所述壓力。

為了使處于第一壓力接口7上的壓力pd對調節(jié)運動或對需要的磁力的影響最小化，在此推薦，為閥座5對應配設擴散空間30，其由閥體2的錐體部段19限定。擴散空間30與閥體2相對置地、被隔板構件21的具有內錐面28的內輪廓20限定，擴散空間30對于貼靠在閥座5上的閥體2、導流地通過直接的流體連接部22與第一壓力接口7相連，所述流體連接部被閥體2和在本實施例中此外還被隔板構件21限定。隔板構件21例如通過壓入(或其他固定措施)固定在主體23中，一方面閥體空間8以及壓力接口7、9、10被開設在主體23中。電磁執(zhí)行器3連同其磁導通的殼體24也固定在該主體23中。對于通過擴散空間30從第一壓力接口7流向第二壓力接口9的流體，由于在閥體2的錐體部段19的區(qū)域中擴散效果而產生低壓區(qū)域，其使得通過高壓(輸送壓力)pd產生的壓力(其作用在閥體2上、從閥座5遠離地朝向執(zhí)行器)降低至可以忽略的數值。通過實現(xiàn)前述的、由閥體2限定的流體連接部22和由此導致的流體流，在比例閥的準關閉狀態(tài)中、這種擴散效果本身在閥體2貼靠閥座5時可以保持。

在圖2a至圖2d中示出隔板構件21的可能的實施形式。可以看到，內錐部20具有限定擴散空間30的內錐面28。內錐部20局部地包圍閥體2或者后者沿軸向伸入內錐部20中，用于止擋或貼靠在在內錐部20的軸向端部區(qū)域中的閥座5上。

在此例如可以看出，兩個對置的并且沿著擴散空間30的縱向延伸的成型結構作為流體連接部22的組成部分，流體連接部22對置地被閥體2(在此未顯示)限定并且負責使得擴散空間30持續(xù)導流地、尤其在閥體2貼靠在閥座5上時也可以與第一壓力接口7(參照圖1)相連、從而與高壓pd相連。

如從按照圖2b的截面視圖a-a可知，內錐部20通入圓柱形通道26，其構成在流體連接部22和第一壓力接口7之間導流的連接。

在圖6a至圖6d中詳細地結合圖2a至圖2d示出隔板構件21與設計為閥頂桿的閥體2。

由按照圖6d的細節(jié)放大圖x可以看出，錐角、更精確的說內錐面28(其限定擴散空間30)的內錐角α1略微大于由錐體部段19(參照圖1)構成的錐形外表面27的錐角α2，該外表面27連同內錐面28限定出擴散空間30。

在圖6b中看到流體連接部22，擴散空間30通過其能夠持久地、也就是當閥體2貼靠在閥座5上時也能從第一壓力接口7被供給流體。

借助圖3a至圖3d示出用于構成在擴散空間30和第一壓力接口7之間流體連接部22的備選的可行方案。可以看出，在閥體2上、在此在錐體部段19的區(qū)域中設置均勻地并且在圓周上分布布置的、在此例如縱長延伸的間隔突起29，閥體2借助其能夠支承在隔板構件21上、尤其在內錐部20內。在圓周方向上在間隔突起29之間的區(qū)域在此略微與內錐部20相間隔，使得保證持久的流體連接部22。

用于實現(xiàn)流體連接部22的其他可行方案在于，材料成型結構或銑削結構、在此以縱長延伸的槽的形式設置在閥體2上、尤其在錐體部段19的區(qū)域中，通過它們流體即使在閥體2貼靠在閥座5上時也能流入由閥體2限定的擴散空間30中。

在圖5a至圖5d中實現(xiàn)了流體連接部22的其他備選的構造形式，其以閥體2上的側面的削平結構的形式實現(xiàn)并且優(yōu)選在錐體部段19中。

附圖標記清單

1比例閥

2閥體

3電磁執(zhí)行器

4線圈裝置

5閥座

6復位彈簧

7第一壓力接口

8閥體空間

9第二壓力接口